Produtos de couro têm sido amplamente procurados desde os tempos antigos. A aplicação do couro remonta ao Paleolítico. Naquela época, nossos ancestrais eram capazes de aplicar couro animal em roupas de couro costuradas. Com a contínua reforma tecnológica, as necessidades das pessoas por produtos de couro também continuaram a melhorar. Da simples "pele crua" à "pele cozida", à busca pela produção de couro multifuncional com excelente desempenho, como impermeável, à prova de óleo e retardante de chamas. Ao mesmo tempo, o surgimento do couro artificial com excelente desempenho especial desafiou o couro natural.
A impermeabilidade é uma característica indispensável do couro moderno. O couro para vestuário e o couro superior mais amplamente utilizados exigemimpermeabilizaçãovem aumentando dia a dia. Para muitos produtos de couro, as condições de compra também adicionaram a palavra "impermeável". A ampla aplicação da revolução da impermeabilidade faz com que a impermeabilidade pareça ser uma das características do próprio couro. Atualmente, diversas tecnologias de processos de impermeabilização foram desenvolvidas. Esta série resumiu sistematicamente o conteúdo relevante da pesquisa sobre impermeabilização do couro sob três aspectos: conceito de impermeabilização do couro, mecanismo de impermeabilização e tecnologia de processo de impermeabilização. Este artigo explica principalmente o conceito e o mecanismo de impermeabilização.
1. O conceito básico de couro impermeável
A chave para a impermeabilização do couro é evitar que a água invada o outro lado do couro através do próprio couro. Como o couro em si é hidrofílico, o couro natural geralmente é curtido e não consegue impedir esse processo. A hidrofilicidade do couro é composta por fibras de colágeno tecidas em um espaço tridimensional, e existem inúmeros tubos capilares com raios diferentes entre as fibras. Após o curtimento, a adição de materiais químicos introduziu mais grupos polares, como grupos hidroxila, carboxila e amino. Devido ao princípio de compatibilidade semelhante, esses grupos polares podem formar uma ligação com a água. Combine.
Após o contato do couro com a água, a existência de um grande número de grupos polares fez com que o couro se tornasse hidrofílico e a umidade o molhasse. Ao mesmo tempo, a existência de tubos finos no couro permitiu que ele absorvesse água. E a impermeabilização serve para bloquear a ocorrência do processo acima, portanto, a impermeabilização pode ser resumida nos três seguintes:
(1) Sem hidratação: evita as características da superfície da fibrina epitelial, que fica úmida na superfície da água, é referência à água.
(2) Sem absorção de água: o desempenho de impedir que o couro absorva água e se infiltre para dentro, ou seja, resolução de água.
(3) Água de precisão: O desempenho de impedir que a água entre no lado do couro para o outro lado, ou seja, à prova d'água.
Os três aspectos acima são o desempenho à prova d'água. O desempenho à prova d'água deve incluir esses três aspectos, que se referem à capacidade do couro de resistir à absorção de água, à permeabilidade à água e à molhagem. No entanto, o desempenho à prova d'água do couro impermeável existente geralmente não possui os três. Por exemplo, embora alguns couros impermeáveis possam ser molhados na superfície, isso pode impedir a penetração de água no couro. Recusa; embora alguns couros impermeáveis não possam ser molhados na superfície, sua impermeabilidade dinâmica é baixa. A existência desse fenômeno torna a compreensão das pessoas sobre o couro impermeável mais caótica. Para preparar um couro impermeável de alta qualidade, devemos primeiro torná-lo estático e impermeável e dinâmico. Com base nisso, não reduz o excelente desempenho do couro natural, especialmente o desempenho higiênico do couro, e até mesmo torna o couro mais funcional.
Segundo, mecanismo de couro à prova d'água
Do ponto de vista da aparência, pode ser dividido em dois níveis: revestimento e couro. Para Cheng Demon, estamos acostumados a chamar a Liga de Levy. A descrição anterior é que a impermeabilidade se refere à capacidade do couro de resistir à absorção de água, à permeabilidade à água e à molhagem pela água. O primeiro passo da impermeabilização é evitar que a superfície do couro fique molhada na superfície do couro, o que envolve o problema da umidade na superfície sólida. A interação entre a molhagem é a interação entre o líquido e o sólido, que envolve o contato de Qi, líquido e solidariedade. A tensão superficial da superfície de contato trifásica tem tensão superficial. Se o fenômeno de molhagem ocorre pode ser julgado pela tensão superficial: quando a tensão superficial do líquido é menor que a tensão superficial do sólido, o líquido pode estender a camada plana sobre a superfície sólida para molhar o sólido. Durante a tensão superficial, o líquido encolherá na superfície sólida na forma de gotículas de água sem se espalhar e molhar, ou seja, substâncias com alta tensão superficial não podem molhar o material com baixa tensão. Portanto, para evitar que o couro fique encharcado pela água, a tensão superficial do couro deve ser menor que a tensão superficial da água.
O grau de umidade do sólido é geralmente representado pelo ângulo de contato. O cientista britânico Thomas Young explicou o problema ao propor a famosa equação de Young: Quando o líquido adere à superfície do sólido, o grau de umidade da superfície pode ser representado pelo ângulo de contato θ (ou ângulo de umidade): cosθ = vs -g - vl - g vs - l
Na fórmula 1: θ — Ângulo entre a junção das três fases qi-líquido-sólido; ângulo entre a tensão entre o qi-líquido e a interface gás-sólido; tensão superficial entre o líquido-qi; tensão superficial entre o vs-l-sólido-líquido. Veja os detalhes abaixo:
A Figura 1 mostra um diagrama da relação entre o ângulo de contato e a tensão superficial. A é a condição de umedecimento do líquido e do sólido, e B é o caso em que não está molhado. Ao determinar o tamanho do ângulo de contato, você pode determinar o molhamento da superfície sólida, que geralmente é de 90 °. Como mostrado na Figura 1 A, a interação entre sólidos hidrofílicos e líquidos. Seu ângulo de contato θ <90 °, o líquido é colocado na superfície sólida, indicando que o líquido é fácil de molhar e sólido; Há uma tendência de contração na superfície sólida para formar gotículas de líquido esféricas. O ângulo de contato θ> 90 ° indica que o líquido não é fácil de molhar o sólido, ou seja, a interação entre a superfície sólida hidrofóbica e o líquido. Quanto menor o ângulo de contato, melhor é a molhabilidade; quando θ = 0 °, indica que a superfície sólida está completamente molhada, e θ = 180 ° não está molhada. Portanto, para que a superfície do couro não fique molhada e rejeite a água, é necessário um ângulo de contato θ> 90°, o que pode ser alcançado reduzindo a tensão superficial da superfície do couro. Além de alterar o ângulo de contato para evitar que a superfície do couro fique molhada, deve-se observar que o próprio couro é composto por fibras de colágeno, ou seja, possui inúmeras fibras de diferentes raios. O fenômeno capilar é extremamente fácil de ocorrer, o que aumentará ainda mais a taxa de absorção de água do couro. Portanto, é necessário tornar o couro impermeável e também devemos considerar a melhoria do desempenho hidrofóbico das fibras do couro.
O fenômeno capilar ocorre porque a força de adesão e condensação da camada de adesão molecular faz com que a superfície do líquido se curve. Ao mesmo tempo, a existência da tensão superficial causa pressão adicional na superfície curva do líquido, o que torna a superfície do líquido curva e o líquido sob a superfície horizontal do líquido. Diferença de pressão. Essa diferença de pressão aumenta ou diminui o líquido no tubo capilar, o que compensa a pressão adicional, equilibrando assim a diferença de pressão. O líquido no tubo capilar aumenta ou diminui. Isso pode ser avaliado pela equação de Young-Laplace. A equação de Young-Laplace descreve a relação entre a pressão adicional do líquido curvo e a tensão superficial e o raio de curvatura do líquido, conforme mostrado no tipo 2. △ P = γ (1 R1 + 1 R2) Tipo 2: △ P — A diferença de pressão entre o interior e o exterior da superfície do líquido; o coeficiente de tensão superficial γ; R1 e R2 — raio de curvatura principal do líquido. Veja os detalhes abaixo:
Conforme mostrado na Figura 2, os sistemas trifásicos coexistentes α, β e σ estão na capacidade do tubo capilar. Se o equilíbrio trifásico ocorrer no tubo capilar com raio R, o ângulo de contato de α será θ. No diagrama esquemático da equação de Young-Laplace, se θ < 90 °, então △ P < 0, a superfície do líquido no tubo capilar é côncava e a força aplicada ao líquido abaixo puxa o líquido para dentro do tubo capilar e molha o sólido; se θ > 90 °, então △ P > 0, a superfície do líquido no tubo capilar é convexa. Essência Portanto, para evitar o efeito capilar, é essencial fazer com que o ângulo de contato seja < 90 °, mas isso pode ser alcançado reduzindo a superfície da superfície interna do capilar para alterar sua tensão superficial.
Terceiro, mecanismo à prova d'água com revestimento de couro
A superfície do couro é a primeira a ser exposta à água. Além de alterar a superfície do couro para evitar a entrada de água da umidade, também é possível substituir a superfície do couro adicionando uma camada de revestimento resistente à água na superfície do couro para torná-la a primeira linha de defesa da impermeabilização do couro. Essência: A chave para adicionar este revestimento reside na umidade do couro, na adesão do revestimento e na penetração da polpa. O revestimento inferior é a base de todo o revestimento, e a aderência é crítica para o revestimento inferior, portanto, a aderência do revestimento é essencial. O impacto no revestimento pode ser discutido tanto do ponto de vista físico quanto químico. A superfície lisa é mais desfavorável à adesão do revestimento do que a superfície de desgaste. O motivo é que existem muitas rugas, pequenas saliências e irregularidades na superfície de desgaste. Mais propício à aderência. O uso de agentes químicos de reticulação pode melhorar a impermeabilidade e a aderência do revestimento. A penetração da lama inferior também é um fator de influência fundamental. O couro em si é uma substância porosa com uma estrutura de fibra. De acordo com a lei da molhabilidade e da aderência, a taxa de penetração da polpa no corpo do couro está relacionada a muitos fatores.
A fórmula de SandMeyer descreve a relação entre a taxa de velocidade de penetração e a tensão superficial, viscosidade e ângulo de contato.
Fórmula 4: Velocidade de infiltração = grau de poro × tensão superficial × viscosidade cosθ
A partir da Equação 4, podemos ver:
(1) O valor funcional (COSθ) do ângulo úmido (COSθ) é proporcional à velocidade de penetração da polpa, indicando que a molhagem desempenha um papel fundamental na penetração da polpa de fundo.
(2) O aumento dos poros, o aumento da tensão superficial, o aumento do valor das cordas (COSθ) do ângulo de contato e a redução da viscosidade do líquido contribuem para o aumento da velocidade de molhagem do líquido. Ao mesmo tempo, a penetração do fundo também deve ser considerada como a profundidade de penetração. Os fatores que afetam a profundidade de penetração são basicamente os mesmos que afetam a velocidade de infiltração, mas a profundidade de penetração da polpa aumentada reduz a viscosidade, reduz o ângulo de molhagem e aumenta a tensão superficial da polpa. É contraditório reduzir o ângulo de molhagem e melhorar a tensão superficial. Portanto, a tensão superficial deve ser ajustada adequadamente para que a polpa penetre mais profundamente. Embora a velocidade de penetração seja proporcional à tensão superficial, quanto maior a tensão superficial, maior a velocidade de penetração e maior a tensão superficial.
Além dos fatores mencionados acima, a penetração na parte inferior da superfície do couro também está relacionada à sua concentração, ao estado do couro (teor de umidade, grau de poros, polaridade de carga, etc.) e aos métodos de revestimento.
Horário de publicação: 30 de maio de 2024